2.3热机效率 同步训练 2024-2025学年教科版物理九年级上册

2.3热机效率 同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．关于热机效率的说法中，正确的是（　　） A．热机所用燃料的热值越大，效率越高 B．热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出热量之比为热机效率，且功率越大，热机效率越高 C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，使热机效率等于1 D．蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率分别是η1、η2、η3，则有η1<η1<η3 2．如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（η）等于（ ） A．×100% B．×100% C．×100% D．×100% 3．北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射任务取得圆满成功。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值就越大 B．燃气对火箭做功，燃气的内能会增加 C．高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化为机械能 D．用热值大的燃料，就能提高热机的效率 4．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是 A．一个工作循环对外做功一次 B．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 C．压缩冲程中将内能转化为机械能 D．热机效率越高，所做的有用功就越多 5．如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是： A．25% B．40% C．75% D．35% 二、填空题 6．一辆使用汽油为燃料的小汽车行驶了50km，消耗了5kg汽油，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，如果消耗的汽油完全燃烧则放出的热量为 J。 7．某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示。若输入的化学能为4000J，输出的动能为600J，则输出的内能和声能共计 J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为 。 8．运载飞船的火箭选用 较大的燃料，其释放能量的能力强；发射台底部设置一个大水池，利用水 较大，且发生物态变化时也能吸收大量的热量来保护发射时周围设施的安全。 9．冬季多用水取暖，主要是利用水 的性质。某家庭暖气管道中装有1t水，当水温达到15℃时开始加热，一段时间后，水温升高至61℃，此过程中水吸收了 J的热量。这是通过 的方式改变了水的内能。若这些热量由某液态燃料完全燃烧获得，其加热效率为42%，则所需燃料的质量为 g。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q燃料=2.3×107J/kg] 10．2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次长距离、跨区域的实际运输测试。若某辆氢能源汽车在公路上行驶30km，用时0.4h，消耗氢燃料0.8kg，在此过程中，汽车行驶的平均速度为 km/h，氢燃料燃烧放出的热量为 J。若该汽车利用氢能的效率为37.5%，则此过程中氢燃料燃烧放出的热量可以做 J的有用功。（） 三、简答题 11．某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率．他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。 （1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。 （2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？ 12．寒冷的冬天，温室里鲜花盛开．这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过却阻止室内热量和水分的散失．从某种意义上说，地球也是一个大温室，大气层的对流层中水蒸气和CO2等气体允许太阳的热辐射通过，阻止地表热量的散失，从而使地表温暖湿润．但是，现在的对流层中CO2的含量增加明显，引起了全球平均气温上升，即“温室效应”． (1)请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化 ． (2)结合实际谈一谈如何控制温室效应． --(每问至少答两点) 13．小明发现学校的老式锅炉烧水时，白天冒出大量的黑烟，夜间烟囱经常冒出“火焰”，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低，请你根据上述现象从热学的角度分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施． 14．某工厂采用热效率高的卧式燃煤锅炉烧水，将4000kg水从25加热到75，该锅炉烧水的效率为70%，所用烟煤的热值约为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg•)，试求： (1)这些水吸收的热量是多少？ (2)烧这些水锅炉需要消耗烟煤的质量是多少？(假设烟煤完全燃烧) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 答案 D B C A D 1．D 【详解】A．用热值大的燃料，燃烧相同质量可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值不一定大，热机效率不一定高，故A错误； B．有用功占燃料完全燃烧放出热量的比值越大，热机的效率越高，与功率大小无关，故B错误； C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但热机效率始终小于1，故C错误； D．汽油机和柴油机是内燃机，由热机的特点可知，汽油机的效率低于柴油机的效率，而蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低，所以，蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率从低到高是 η1<η1<η3 故D正确。 故选D。 2．B 【详解】试题分析：要解决此题，首先要知道热机效率的概念，会看内燃机能流图． 解：热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，用公式表示为×100%． 故选B． 【点评】此题主要考查了热机效率的计算，重点是对概念的考查，属于识记性内容． 3．C 【详解】 A．热值是燃料的一种特性，与质量和燃烧情况等无关，其热值不变，故A错误； BC．燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小，故B错误，故C正确； D．采用热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率，故D错误。 故选C。 4．A 【详解】A．内燃机的一个工作循环包括四个冲程，只有做功冲程对外做功，因此一个工作循环做功一次，故A正确； B．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，故B错误； C．内燃机在压缩冲程中将机械能转化为内能，故C错误； D．热机效率为有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比，只能反映有用功在总能量中所占比例的多少；热机效率高的，做的有用功不一定多，故D错误； 5．D 【详解】内燃机的效率是用来做有用功的那部分能量占总能量的比例，所以热机的效率为100%-25%-40%=35%；故应选D． 6． 【详解】5kg汽油完全燃烧产生的热量： 。 7． 3400 15% 【详解】[1]由图知，输入的化学能E＝4000J，输出的动能E1＝600J，则输出的内能和声能为 [2]小轿车正常工作时的效率为 8． 热值 比热容 【详解】[1]火箭选用热值较大的燃料，因为此燃料与其它燃料相比，质量相同时，完全燃烧可以放出的热量更多。 [2]水的比热容较大，与其它质量相同的液体相比，升高相同温度，能吸收更多的热量。 9． 比热容 1.932×108 热传递 20000 【详解】[1]冬季多用水取暖，主要是利用水比热容较大，与其他物质相比，质量相同的水在降低相同温度时，可以放出更多的热量。 [2]水吸收的热量为 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1000kg×(61℃-15℃)=1.932×108J [3]水吸收热量，内能增大，所以是通过热传递的方式改变了水的内能。 [4]由题意知，加热效率为42%，则需要燃料放出的热量为 所需燃料的质量 10． 75 【详解】[1]某辆氢能源汽车在公路上行驶30km，用时0.4h，故汽车行驶的平均速度为 [2]氢气燃烧放出的热量为 [3]该汽车利用氢能的效率为37.5%，则此过程中氢燃料燃烧放出的热量所做的有用功为 11．见解析 【详解】（1）锅炉效率低的原因：①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。 （2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。 12． 温室效应可能导致的变化：“温室效应”使原有平衡失调，会导致地球的南、北极的冰盖逐渐消融，使海平面上升；地表水分蒸发加快；加剧土地荒漠化；引起气候变化；影响农作物收成等． 控制温室效应的方法：可以植树造林；开发和使用新能源；减少煤等燃料的使用量等． 【详解】"温室效应”使原有平衡失调，会导致冰川熔化，海平面上升；地表水分蒸发加快；加剧土地荒漠化；引起气候变化；影响农作物收成等．可以采取植树造林；开发和使用新能源；减少煤等燃料的使用量等措施． 试题点评：本试题考查的是"温室效应”． 13．燃料燃烧不充分、烟带走大量的热、锅炉向外散失大量的热，造成了锅炉的效率低．措施：可以通过把燃料打碎、加大送风量使燃料充分燃烧，加大水的受热面积，减少烟气和锅炉损失的热量． 【详解】根据现象分析，可以看出燃料燃烧不充分，损耗一部分能量，烟囱经常冒出“火焰”，说明浓烟带走大量的热量．锅炉周围温度很高，说明锅炉向外散热很多．因此锅炉的效率会很低．要向提高锅炉的效率，就要想办法使燃料充分燃烧，减少浓烟带走的热量，减少锅炉向外散热．即可以通过把燃料打碎、加大送风量使燃料充分燃烧，加大水的受热面积，减少烟气和锅炉损失的热量． 14．(1)8.4J  (2)40kg 【详解】(1)水吸收的热量： Q吸=cm(t−t0)=4.2×103 J/(kg⋅)×4000kg×(75−25)=8.4×108J； (2)由η==70%得烟煤完全燃烧放出的热量： Q放===1.2×109J， 由Q放=mq得需要烟煤的质量： m煤==40kg． 答：(1)这些水吸收的热量是8.4×J； (2)烧这些水锅炉需要消耗烟煤的质量是40kg． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$